Введение к работе
Актуальность. При обогащении колчеданных и полиметаллических руд в пиритные концентраты переходит 55-75% серы, 10-15% меди, 10-20% цинка, 50-80% золота, свыше 60% серебра, 60-80% редких и рассеянных элементов. Действующая в России схема переработки пиритов на химических заводах предусматривает извлечение 95-98% серы и от 10 до 60% селена. Все остальные элементы остаются в огарках, которые практически не находят применения. Низкое содержание цветных металлов в пиритных концентратах определяет малую эффективность технологий, традиционных для металлургии тяжелых цветных металлов. Предлагаемые альтернативные методы извлечения цветных металлов из пиритных огарков (хлорирующий обжиг, хлоридовозгонка и др.) не находят широкого практического применения ввиду недостаточной эффективности и сложности их реализации для сырья, представленного широким диапазоном составов. Поэтому проблема разработки эффективного способа комплексного извлечения ценных составляющих из пиритных концентратов и огарков является актуальной.
Аналогичная ситуация складывается и в металлургии золота. Возрастает доля упорных золотосодержащих руд в общем балансе сырьевых источников золота. Эффективность традиционных золотоизвлекающих технологий применительно к упорным золотосодержащим рудам и концентратам весьма невысока. Поскольку большинство из перерабатываемых упорных руд представлено сульфидами, в основном пиритами и арсенопиритами, то разрабатываемые технологические схемы комплексной переработки рядовых пиритов оказываются актуальными для более эффективного извлечения благородных металлов из упорных золотосодержащих сульфидных концентратов.
Работа выполнялась в соответствии с общероссийской научно-технической программой 0.09.05 "Создать и освоить новые эффективные технологические процессы и оборудование для комплексной переработки руд и концентратов".
Цель работы - исследование распределения меди, золота и серебра в штейно-шлаковых системах применительно к условиям автогенной плавки пиритных золотосодержащих концентратов и разработка на основе полученных данных новых технологических режимов плавки, обеспечивающих максимальную эффективность извлечения цветных и благородных металлов.
Методы исследования. Для решения поставленных задач использованы следующие методы исследования: химический и физико-химический анализ, газовая хроматография, методы математической статистики и анализа.
Научная новизна. В результате обработки литературных данных впервые прослежена зависимость коэффициента активности меди от парциального давления серы и металлизации расплава. Показано, что в системе Си-Fe-S коэффициент активности меди растет с увеличением металлизации штейна.
На основании проведенных исследований термодинамического равновесия в системе "штейн - железосиликатный шлак - газ" в области с низким содержанием меди в штейнах впервые получены зависимости коэффициентов распределения меди, золота и серебра между штейном и шлаком в широком диапазоне парциальных давлений кислорода и серы.
Рассчитаны активности и коэффициенты активности компонентов штейно-шлаковой системы Fe-S-0-SiCh.
Предложена математическая модель процесса плавки пиритных концентратов, адекватность модели проверена экспериментально. Разработаны режимы плавки пиритных концентратов и обеднения шлаков.
Теоретически обоснован и экспериментально подтвержден технологический предел допустимого обогащения штейна, при котором степень сокращения, равная отношению содержания меди в штейне к ее содержанию в концентрате, не должна быть больше 10. Установлены зависимости снижения температуры штейна по отношению к шлаку от производительности агрегата и степени сокращения при плавке.
Практическая значимость и реализация результатов работы заключается в разработке технологических режимов автогенной плавки золотосодержащих пиритных концентратов, обеспечивающих наиболее полное извлечение ценных компонентов, создании математической модели автогенной плавки пиритного сырья. Результаты диссертационной работы использованы при разработке технологического регламента для проектирования технологии переработки руд и концентратов месторождения "Сухой Лог", технологического регламента на разработку проекта металлургического комплекса по переработке золотосодержащих концентратов месторождения "Талдыбулак Левобережный", вошли в состав двух регламентов на проектирование опытно-промышленных комплексов автогенной плавки и лицензионного контракта с Кубой.
На защиту выносятся:
экспериментальные данные по изучению термодинамического равновесия между фазами в системе "штейн - шлак - газ" в области, характеризуемой низкими содержаниями меди, и данные по распределению меди, золота и серебра между штейном и шлаком в процессе плавки;
математическая модель плавки пиритных концентратов, адаптированная к разным режимам ведения процесса;
режимы плавки, обеспечивающие максимальную эффективность извлечения ценных составляющих при переработке пиритного сырья.
Публикации. По материалам диссертации имеется 10 печатных работ, получено одно авторское свидетельство.
Объем работы. Диссертация состоит из введения, шести глав, общих выводов, списка использованной литературы (150 наименований) и приложений. Диссертация содержит 110 страниц текста, 17 рисунков, 13 таблиц.
Апробация работы. Основные положения и отдельные результаты диссертационной работы доложены на 1-й Всесоюзной научно-технической конференции "Эффективность внедрения автогенных процессов в производстве тяжелых цветных металлов", Москва, 1988 г. и конфе-ренции,посвященной 60-летию института "Унипромедь",Свердловск, 1990г.